اصول بتن ریزی در هوای سرد

 

دمای هوا یکی از مهمترین پارامترهایی است که باید در مورد بتن ریزی مورد توجه قرار گیرد. بتن مخلوطی از سیمان، آب و سایر افزودنی‌ها می‌باشد. هوای سرد باعث کند شدن واکنش شیمیایی میان سیمان و آب می‌گردد. این کندی واکنش منجر به طولانی شدن زمان گیرش بتن می‌شود. 

 

هنگامی که بتن را در دمای مناسب ترکیب می‌کنیم، انتظار داریم که در مدت کوتاهی پس از آن مقاومت لازم را کسب کند. اما وقتی بتن ریزی در هوای سرد انجام شود، این اتفاق نخواهد افتاد و زمان برداشتن قالب نیز طولانی‌تر خواهد شد. در این مدت طولانی اگر لرزه یا ضربه‌ای وارد شود خطر آسیب‌دیدگی بتن بالا می‌رود.

 

حفظ کیفیت بتن در شرایط سرما نیازمند رعایت شرایط ویژه‌ای است. علاوه بر نظارت بر بتن، بقیه مصالح نیز باید تحت نظر باشند. دمای آنها باید به‌طور مرتب اندازه‌گیری شود تا یخ‌زدگی و در نتیجه ترک‌خوردگی در بتن اتفاق نیفتد.

 

دمای سرد چه دمایی است؟

پیش از اشاره به نکات مهم مرتبط با بتن‌ریزی در هوای سرد، باید تعریف دقیقی از هوای سرد ارائه داد.

 

براساس تعریف موجود در ماده نهم مقررات ملی ساختمان، هوای سرد به هوایی اطلاق می‌شود که برای مدت سه روز متوالی دارای شرایط زیر باشد:

 

۱- میانگین دمای هوا در طول ۲۴ ساعت (میانگین حداقل و حداکثر دما) کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد باشد. 

 

۲- در حدود نیمی از ساعات شبانه‌روز، دمای هوا از ۱۰ درجه سانتی‌گراد بالاتر نباشد.

 

در این شرایط سرما، بتن‌ها ممکن است مورد یخ‌زدگی و آب‌شدن‌های مکرر قرار گیرند که این امر می‌تواند باعث ترک‌خوردگی بتن شود.

 

 

شرایط بتن ریزی در هوای سرد

بتن‌ریزی در هوای سرد نیازمند تخصص خاص و رعایت شرایط ویژه‌ای است. قبل از بتن‌ریزی باید استراتژی‌ها و الزامات زیر در نظر گرفته شود:

 

- دمای پایین موجب تأخیر در سخت‌شدن سیمان می‌شود. بنابراین توصیه می‌شود از سیمان پرتلند تیپ ۳ استفاده شود که سریع‌تر سخت می‌گردد. 

 

- طبق مبحث نهم مقررات، از سیمان آمیخته و به‌ویژه سیمان پوزولانی خودداری کنیم.

 

- برای رساندن بتن به دمای مطلوب از آب گرم (تا ۴۰ درجه) استفاده شود با این توجه که آب گرم مستقیماً با سیمان تماس پیدا نکند.

 

همچنین باید نحوه استفاده از قالب‌ها و انجام آزمایشات موردنظر تعریف شود.

 

 

 

مراقبت های لازم از مصالح مصرفی بتن ریزی در هوای سرد

 

برای محافظت از دمای مصالح مورد استفاده در بتن‌ریزی در هوای سرد باید:

 

1- مراقبت‌هایی در خصوص مصالح، طرح مخلوط بتن و حمل و عمل‌آوری آن انجام شود تا در هر مرحله‌ای از فرآیند بتن‌ریزی یخ‌زدگی رخ ندهد.

 

2- دمای لبه‌ها و گوشه‌های بتن، که احتمال یخ‌زدگی در آنها بیشتر است، به صورت مداوم کنترل و اندازه‌گیری شود و در صورت لزوم اقدامات لازم انجام گیرد. 

 

3- دمای بتن طی فرآیند بتن‌ریزی اندازه‌گیری و ثبت شود. این کار حداقل دو بار در طول شبانه‌روز در نقاط مختلف ساختمان انجام پذیرد تا از کیفیت بتن اطمینان حاصل شود.

 

 

اقدامات مورد نیاز در بتن ریزی در هوای سرد

پس از بتن‌ریزی در هوای سرد، احتمال وقوع یخبندان نیز وجود دارد. با وقوع یخ‌بندان در روزهای اولیه که بتن هنوز استحکام کافی پیدا نکرده، بتن ترک می‌خورد و از بین می‌رود. دلیل این اتفاق انبساط ناشی از یخ‌زدن آب در درزهای بتن است که ابتدا تنش کششی ایجاد و بعد تخریب بتن را به دنبال خواهد داشت. 

 

برای جلوگیری از چنین تخریبی باید شرایطی فراهم آید تا از ترک‌خوردگی بتن جلوگیری شود. طبق تعریف، دمای هوای مناسب برای بتن‌ریزی، میانگین دمای روزانه کمتر از ۵ درجه و دمای زیر ۱۰ درجه در طول ۱۲ ساعت است. 

 

باید مخلوط بتن در سریعا بتن ریزی شود تا دمای آن زیاد کاهش نیابد. همچنین توصیه می‌شود از لایه‌های ضخیم‌تر استفاده شود. در شب سنگدانه‌ها باید پوشانده شوند تا رطوبت هوا را جذب نکنند و یخ نزنند.

تجهیزات گرم کننده بتن

 

تجهیزات گرم‌کننده می‌توانند موجب گرم شدن وسایل و تجهیزات ساخت، مانند آرماتور و قالب، شوند. به همین طریق سرعت خنک شدن بتن کاهش می‌یابد. 

 

البته استفاده از این روش محدودیت‌هایی دارد و نمی‌تواند کاربرد گسترده‌ای داشته باشد. زیرا ممکن است منجر به کربنیزه شدن بتن شود که اثر منفی بر روی استحکام و دوام بتن خواهد داشت.

 

در نتیجه باید در استفاده از این روش مراقبت‌های الزم رعایت شود تا باعث آسیب به خواص بتن نگردد. البته اثربخشی آن در مقایسه با سایر روش‌ها نیز محدود است.

 

 

مواد تسریع کننده هیدراتاسیون در بتن ریزی 

 

مواد تسریع‌کننده هیدراتاسیون باعث افزایش سرعت واکنش‌های شیمیایی میان سیمان و آب می‌شوند تا زودتر مقاومت مورد نیاز را کسب نمایند. 

 

این مواد که اشتباهاً در بازار به نام مواد ضدیخ بتن یا سیمان شناخته می‌شوند، سرعت هیدراتاسیون را در بتن افزایش می‌دهند تا مقاومت بیشتری در مدت زمان کمتری بدست آید.

 

بهتر است از سیمان‌های تیپ ۳ یا زودگیر و تمهیداتی برای جلوگیری از سرمایش بیش از حد سیمان استفاده شود. حرارت دادن مستقیم به سیمان توصیه نمی‌شود.

 

باید فرآیند سرمایش به تدریج صورت پذیرد تا داخل بتن داغ بماند و از ترک‌خوردگی جلوگیری شود. همچنین زمان کافی (حدود ۱ هفته تا ۱ ماه) باید صرف رسیدن به دمای مطلوب شود که وابسته به اندازه سازه و شرایط محیطی است.

 

نکات مهم بتن ریزی در هوای سرد:

 

1. اگر ابعاد قطعات بتنی کمتر از ۹۰ سانتی‌متر باشد، دمای بتن در زمان عمل‌آوری بهتر است حداقل +۱۰ درجه‌ی سانتی‌گراد باشد. 

 

یعنی برای قطعات بتنی با ابعاد کوچکتر از ۹۰ سانتی‌متر توصیه می‌شود دمای بتن در هنگام تهیه و عمل‌آوری آن حداقل برابر با +۱۰ درجه‌ی سانتی‌گراد باشد تا احتمال یخ‌زدگی کمتری داشته باشد.

 

2. استفاده از مواد روان‌کننده باعث می‌شود که نسبت مقدار آب به سیمان مصرفی در بتن به کمترین حد ممکن برسد. همچنین استفاده بیشتر از سیمان موجب افزایش انسجام در بتن می‌شود و خطر خسارت‌های ناشی از یخبندان را به دلیل عیار بالاتر سیمان که می‌تواند زمان گیرش بتن را افزایش دهد، کاهش می‌دهد.

 

3. باید از یخ زدن سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن جلوگیری کرد. 

 

یعنی تمهیداتی باید اندیشیده شود تا از یخ زدن ذرات شن و ماسه‌ای که به عنوان آگرگه در تهیه مخلوط بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند، جلوگیری شود. زیرا یخ زدن سنگدانه‌ها می‌تواند بر روی خواص مکانیکی بتن اثر منفی داشته باشد.

 

4. اضافه نمودن مواد افزودنی تولیدکننده حباب‌های هوا در مخلوط بتن، در شرایط هوای سرد می‌تواند مفید باشد.

 

این مواد افزودنی توانایی تولید میکروحباب‌های هوا در بدنه‌ی بتن را دارند که باعث افزایش انعطاف‌پذیری بتن می‌شوند. حضور این حباب‌های کوچک هوا اجازه می‌دهد تا بتن در برابر انبساط و انقباض‌های ناشی از دماهای مختلف مقاومت بیشتری داشته باشد و از ترک خوردگی جلوگیری شود.

 

 

5. استفاده از ضدیخ استاندارد توصیه می شود، بشرطی که مطمئن شوید ترکیب آن باعث کاهش دوام میلگرد و بتن نمی شود. 

 

زیرا استفاده از ضدیخ می تواند سبب بهبود شرایط شود. ضدیخ با کاهش مدت زمان عملآوری، احتمال خسارت ناشی از سرما را کم می کند.

 

بنابراین اگر از یک ضدیخ استاندارد استفاده کنید و اطمینان داشته باشید که ترکیب آن بر دوام بتن و میلگرد تأثیر منفی ندارد، می توان از آن استفاده نمود.

 

 

6. بهتر است در شرایط بتن‌ریزی در فصل زمستان از سیمان خالص استفاده شود. این نوع سیمان واکنش سریع‌تری را با آب خواهد داشت و مقاومت موردنیاز بتن را زودتر فراهم خواهد آورد. در حالی که سیمان‌های مخلوط سرعت واکنش کمتری داشته و نمی‌توانند به همان سرعت شرایط لازم برای مقابله با خطرات یخ‌زدگی را فراهم سازند. پس استفاده از سیمان خالص برای شرایط زمستانی مناسب‌تر است.

 

7. هنگام شروع عمل‌آوری بتن، بهتر است به سیمان مورد استفاده شک نکنید و حرارت آن را به طور مصنوعی و مصرف انرژی بالا افزایش ندهید. 

 

بهتر است سیمان مورد استفاده حداکثر دمای مطلوب خود را داشته باشد تا فرآیند گیرش طبیعی آغاز شود. افزایش حرارت مصنوعی می‌تواند باعث تغییرات غیرقابل پیش‌بینی در واکنش سیمان شود.

 

لذا بهتر است دمای سیمان را به صورت طبیعی افزایش داد و از افزایش حرارت مصنوعی خودداری کرد.

 

8. پس از اتمام مرحله عمل‌آوری بتن، بهتر است سرعت سرد شدن بتن کنترل شود و آن را به صورت سریع سرد نکرد. 

 

سرد شدن آهسته و به مرور زمان بتن اجازه می‌دهد فرایند گیرش سیمان به طور طبیعی انجام پذیرد. اما سرد کردن سریع ممکن است مانع این فرآیند شود و باعث شکننده شدن بتن گردد.

 

لذا برای دستیابی به مقاومت مطلوب، باید به بتن زمان کافی برای سرد شدن به مرور داده شود تا فرآیند گیرش سیمان به درستی انجام پذیرد.

 

9. در شرایط سرما، حمل و ریختن بتن باید در کوتاه‌ترین زمان ممکن انجام پذیرد. 

 

باید جلوگیری شود که بتن‌ریزی در معرض هوای سرمازده قرار گیرد. همچنین در زمان حمل و نقل و ریختن بتن، دمای سیمان نباید بیش از حد تغییر کند، تا گیرش آن طبق برنامه برقرار باشد.

 

لذا در زمستان باید تمام عملیات مربوط به بتن‌ریزی را در کوتاه‌ترین زمان انجام داد تا از تأثیر منفی سرما جلوگیری شود.

 

 

10. بهتر خواهد بود که در بتن‌ریزی در فصل زمستان، نسبت آب به سیمان برابر با ۰/۵ باشد. هرچند در ایران تعیین این نسبت به صورت اختیاری بوده و لزوماً مقررات دارای الزام نخواهد بود. 

 

با این نسبت پایین آب، فرصت بیشتری برای پیشرفت واکنش سیمان فراهم می‌آید تا بتن در برابر خطرات ناشی از سرما مقاومتر شود. بنابراین توصیه می‌شود که در شرایط سردسیری از این نسبت بهتر در مخلوط بتن استفاده شود.

 

11. اگر مد نظر است تا در هنگام بتن‌ریزی در شرایط سرما احتیاط بیشتری صورت گیرد، پیشنهاد می‌شود که میزان نشئگی بتن کاهش یابد. 

 

کاهش نشئگی بتن باعث می‌شود که دوره زمانی مورد نیاز برای رسیدن به مقاومت اولیه، کمتر شود. در نتیجه بتن زمان کمتری در معرض خطرات یخ‌زدگی قرار می‌گیرد. پس احتیاط بیشتر در زمستان توصیه می‌شود.

 

12. در صورت بتن‌ریزی در فضای باز در فصل سرما، توصیه می‌شود تا زمانی که مقاومت بتن به ۷۰ درصد مقاومت نهایی نرسیده است، عملیات عمل‌آوری را ادامه داد. 

 

این درصد مقاومت در بتن رسیدن به مقاومت اولیه مطلوب را نشان می‌دهد تا بتن در برابر شرایط سرما مقاومت لازم را پیدا کند. لذا تا زمانی که مقاومت بتن به این سطح نرسیده است، عملیات عمل‌آوری باید ادامه یابد.

 

 

 

 

 

 

مواد حباب ساز جهت حفاظت از بتن ریزی در هوای سرد

استفاده از مواد حباب‌ساز یکی از راهکارهای مقابله با یخ‌زدگی در بتن است. حباب‌های هوا در بدنه‌ی بتن، فشار وارده بر آن را در اثر انبساط آب یخ زده جذب می‌کنند و از ترک خوردگی جلوگیری می‌کنند.

 

شرایط محیطی برای محاسبه‌ی میزان مواد حباب‌ساز استفاده‌شده سه دسته است:

 

۱- متوسط: بتن در معرض دوره‌های یخ‌زدگی و رطوبت قرار می‌گیرد.

 

۲- شدید: بتن به‌طور پیوسته در معرض رطوبت و دوره‌های یخ‌زدگی قرار می‌گیرد. 

 

۳- خیلی شدید: بتن به‌طور پیوسته در معرض رطوبت، یخ‌زدگی و نمک‌های یخ‌زدا قرار می‌گیرد.

 

درصد مجاز استفاده از افزودنی حباب‌ساز برای این سه شرایط به ترتیب ۰/۱ تا ۰/۴ درصد برابر وزن سیمان است.

 

 

.